本书分析了水文循环与水资源的基本关系，对水文循环的国内外研究进展进行了综述，特别是对黄河流域的水循环研究进展和流域水循环的基本特征和问题进行总结、归纳和分析；对水文时间序列周期分析的基本方法进行总结和评述，主要包括波谱分析及其应用、周期图分析、小波分析及其应用、方差分析与回归分析方法、灰色理论周期分析等，对水体交换的研究进展进行了总结；为更好地揭示水文时间序列的准周期变化特性，建立函数滤波器模型，并利用方差分析原理建立二维准周期变化数学模型。

本书全面总结了各类周期分析方法在水科学中的应用，针对水文过程周期分析中存在的问题，开展了深入的研究。本书主要内容包括：水文循环国内外研究进展综述，黄河流域上游主河道和水库的水体交换周期分析研究，水文过程隐含周期分析研究等。

本书可供水文、水资源、环境科学等专业的广大师生及从事科研、教学、管理及相关工作的人员参考使用。

前言

第1章 绪论

 1.1 水文循环过程与水资源

1.1.1 水文循环过程

1.1.2 水文循环与水资源

 1.2 水文循环的研究进展

1.2.1 国外研究的主要进展

1.2.2 国内研究的主要进展

1.2.3 黄河流域水文循环研究进展

1.2.4 水文循环的前沿科学问题

 1.3 流域水文循环的基本特征与问题

1.3.1 流域水文循环的基本特征

1.3.2 流域水文循环与水资源的可再生性

1.3.3 流域水文循环与经济开发

第2章 周期分析方法及其在水科学领域应用的评述

 2.1 波谱分析及其应用

2.1.1 波谱分析方法评述

2.1.2 波谱分析在水文、气象中的应用

 2.2 周期图分析

2.2.1 周期图方法评述

2.2.2 周期图在水文中的应用

 2.3 小波分析

2.3.1 小波分析方法评述

2.3.2 小波分析在水文气象中的应用

 2.4 灰色系统理论应用于周期分析的方法

2.4.1 灰色周期分析方法评述

2.4.2 灰色理论周期分析在水文中的应用

 2.5 方差分析与多元回归分析

2.5.1 方差分析与回归分析应用在周期分析中的评述

2.5.2 方差分析与回归分析在水文气象周期分析中的应用

 2.6 其他周期分析方法

 2.7 水体交换周期研究进展与分析

第3章 水体交换周期计算与分析

 3.1 水体交换周期模型

3.1.1 水体交换周期模型的分析与修正

3.1.2 水体交换周期模型的数值算法

 3.2 研究区概况

3.2.1 位置和范围

3.2.2 地势与地形

3.2.3 土壤与植被

3.2.4 气候

3.2.5 水系

3.2.6 黄河上游地区土地资源

3.2.7 水文地质特征

 3.3 上游河段交换周期的计算结果与分析

3.3.1 天然径流状态下各河段历时交换周期的初步分析

3.3.2 水库调节作用下各河段历时交换周期的初步分析

3.3.3 各河段历时交换周期自相关分析

3.3.4 各河段年均交换周期对比分析

 3.4 水库交换周期计算结果与分析

3.4.1 各水库历时交换周期的初步分析

3.4.2 各水库历时交换周期的自相关分析

 3.5 河段水体交换周期的进一步分析

3.5.1 天然径流状态下各河段汛期与非汛期的交换周期分析

3.5.2 水库调节下各河段汛期与非汛期的交换周期分析

3.5.3 两种状态下各河段交换周期的对比分析

3.5.4 天然径流下不同更新率对同一河段交换周期的影响

3.5.5 水库调节下不同更新率对同一河段交换周期的影响

 3.6 水库水体交换周期的进一步分析

 3.7 小结

第4章 水文时间序列准周期分析模型的建立

 4.1 水文时间数据序列的基本特征

4.1.1 趋势项y(t)的基本分析

4.1.2 周期项x(t)的基本分析

 4.2 水文数据分析中的滤波

4.2.1 基本滤波器方法

4.2.2 水文数据序列函数滤波器的设计

 4.3 时间序列的准周期分析数学模型

4.3.1 准周期分析数学模型

4.3.2 准周期分析数学模型的计算步骤

 4.4 二维准周期分析数学模型

4.4.1 二维准周期分析数学模型的建立

4.4.2 二维准周期分析数学模型的计算步骤

第5章 水体交换周期的时间序列分析

 5.1 降水站降水序列的水文周期分析

 5.2 河段水体交换周期的时间序列分析

5.2.1 河段水体交换周期年际月变化分析

5.2.2 河段水体交换周期月际年变化周期分析

5.2.3 河段水体交换周期双变化周期分析

 5.3 水库水体交换周期的时间序列分析

5.3.1 水库水体交换周期年际月变化分析

5.3.2 水库水体交换周期月际年变化周期分析

5.3.3 水库水体交换周期双变化周期分析

 5.4 小结

第6章 水文序列小波周期分析中存在的问题及改进方式

 6.1 容许性条件的限制

6.1.1 小波的容许性条件

6.1.2 当信号是无限长的严格周期信号时

6.1.3 当水文过程的时间序列存在一些异常点时

 6.2 信号长度对小波周期分析结果的影响

 6.3 关于是否基于距平值进行小波分解

 6.4 兰州降水站实例研究

 6.5 小结

第7章 水文过程隐含周期的异方差分析与检验

 7.1 隐含周期与异方差

 7.2 水文时间序列的隐含周期模型的分析与建立

7.2.1 非平稳性ADF检验

7.2.2 AR(户)模型

7.2.3 异方差的诊断与压制

7.2.4 白噪声检验

7.2.5 建模步骤

 7.3 平稳序列的周期图分析及隐含周期的存在性检验

7.3.1 平稳序列的周期图分析

7.3.2 隐含周期的存在性检验

 7.4 隐含周期分析模型的应用

7.4.1 背景情况

7.4.2 阿拉尔站年径流序列建模及隐含周期分析

7.4.3 新渠满站年径流序列建模及隐含周期分析

7.4.4 印证性分析

 7.5 小结

第8章 结论和展望

 8.1 主要结论

8.1.1 流域水文循环在气候变化和人类活动的影响下发生着深刻的变化

8.1.2 黄河流域上游水体交换周期分析的主要结论

8.1.3 时间序列周期分析的主要结论

8.1.4 水文序列小波周期分析模式

8.1.5 建立了水文过程隐含周期分析模型方案

 8.2 存在的问题与今后工作的展望

附表

参考文献